Avaliação dos efeitos vasculares e renais induzidos pelo Diquat in vivo: potencial efeito vasculo protetor de nanopartículas de ouro
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Diogo de Barros Peruchetti
Maria da Glória Rodrigues Machado
Luciano dos Santos Aggum Capettini
Maria da Glória Rodrigues Machado
Luciano dos Santos Aggum Capettini
Resumo
Os pesticidas, amplamente utilizados na agricultura, apresentam potencial tóxico
significativo, impactando diversos sistemas biológicos e ecológicos. Entre eles, o
Diquat, um herbicida bipiridílico, destaca-se pela capacidade de induzir estresse
oxidativo, promovendo a geração de espécies reativas de oxigênio (EROs) e danos
em múltiplos órgãos, como rins e sistema vascular. No entanto, os mecanismos
precisos de sua toxicidade, especialmente em modelos in vivo, permanecem pouco
caracterizados. Este estudo teve como objetivo investigar os efeitos do Diquat sobre
a reatividade vascular e parâmetros de função renal em camundongos, bem como
avaliar o potencial protetor das nanopartículas de ouro (GNPs) frente ao estresse
oxidativo vascular.
Animais C57BL/6J foram tratados com 20 mg/kg de diquat e foram monitorados por
até 5 dias em gaiola metabólica. Para alguns experimentos, os animais também foram
tratados com diferentes doses de GNP (0.19; 0.39; 1.97 ou 3.94 mg/kg). Após os
tempos estabelecidos os animais foram eutanasiados e sangue, urina, rins e aorta
foram coletados. Para análise de função renal foram analisados o volume e fluxo
urinário, creatinina, ureia, proteínas totais e g-GT. Foram analisados no sangue as
concentrações de creatinina e ureia, além do número total e diferencial de leucócitos.
A função vascular foi avaliada em aorta por sistema de banho de órgãos isolados.
Foram avaliadas as respostas relaxantes e contrateis, nas aortas de animais tratados
ou não com diferentes doses de GNP. Nos segmentos de aorta também foram
avaliados a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e NO por microscopia
de fluorescência.
O tratamento com o diquat levou a um quadro de insuficiência renal aguda de
padrão oligúrico, evidenciado por redução do fluxo urinário, aumento de creatinina e
da ureia plasmática e queda na taxa de filtração glomerular (TFG). A presença de
proteinúria desproporcional, alterações no marcador urinário UP/Cr e elevação inicial
de γ-GT reforçam o comprometimento glomerular e tubular, corroborado por dados
histológicos que evidenciaram necrose tubular, edema intersticial e lesão glomerular
com escore histopatológico elevado. Foi observado ainda um perfil de inflamação
sistêmica com leucopenia e alterações nas populações celulares circulantes de
leucócitos como redução de polimorfonucleares e aumento de monócitos após
exposição ao Diquat. No contexto vascular, os animais apresentaram disfunção
endotelial dependente do tempo de exposicao (reducao do relaxamento após 3 dias e
potencialização do relaxamento após 5 dias). Houve ainda disfunção contrátil marcada
por hiporresponsividade à fenilefrina em todos os tempos avaliados. Esses achados
estão associados à elevação significativa de espécies reativas de oxigênio (ROS) e
produção compensatória de óxido nítrico (NO) após 3 e 24h de exposição. O
tratamento dos animais com 0.19 mg/kg de GNP restaurou parcialmente o padrão de
contração induzida por fenilefrina, reduziu os níveis de ROS mas não reverteu o
aumento de NO induzidos pelo diquat.
Conclui-se que o Diquat induz uma síndrome tóxica sistêmica, caracterizada
por insuficiência renal aguda e disfunção vascular associada ao estresse oxidativo. As
GNP foram capazes de reverter parcialmente a hiporresponsividade contrátil
provavelmente relacionado a seu efeito antioxidante com redução dos níveis de ROS.
Abstract
Pesticides, widely used in agriculture, have significant toxic potential, impacting
various biological and ecological systems. Among them, Diquat, a bipyridyl herbicide,
stands out for its ability to induce oxidative stress, promoting the generation of reactive
oxygen species (ROS) and damage to multiple organs, such as the kidneys and
vascular system. However, the precise mechanisms of its toxicity, especially in in vivo
models, remain poorly characterized. This study aimed to investigate the effects of
Diquat on vascular reactivity and renal function parameters in mice, as well as to
evaluate the protective potential of gold nanoparticles (GNPs) against vascular
oxidative stress.
C57BL/6J mice were treated with 20 mg/kg diquat and monitored for up to 5 days in a
metabolic cage. For some experiments, the animals were also treated with different
doses of GNP (0.19, 0.39, 1.97, or 3.94 mg/kg). After the established times, the
animals were euthanized, and blood, urine, kidneys, and aorta were collected. Renal
function was analyzed by analyzing urinary volume and flow, creatinine, urea, total
protein, and γ-GT. Creatinine and urea concentrations, as well as total and differential
leukocyte counts, were analyzed in the blood. Vascular function was assessed in the
aorta using an isolated organ bath system. Relaxant and contractile responses were
evaluated in the aortas of animals treated or not with different doses of GNP. The
production of reactive oxygen species (ROS) and NO in the aortic segments was also
evaluated by fluorescence microscopy.
Treatment with diquat led to oliguric acute renal failure, evidenced by reduced urinary
flow, increased creatinine and plasma urea nitrogen (BUN), and a decrease in
glomerular filtration rate (GFR). The presence of disproportionate proteinuria, changes
in the urinary marker UP/Cr, and an initial elevation of γ-GT reinforce the glomerular
and tubular involvement, corroborated by histological data that showed tubular
necrosis, interstitial edema, and glomerular injury with a high histopathological score.
A systemic inflammatory profile with leukopenia and changes in circulating leukocyte
cell populations, such as a reduction in polymorphonuclear cells and an increase in
monocytes, were also observed after exposure to diquat. In the vascular context, the
animals presented endothelial dysfunction dependent on the exposure time (reduced
relaxation after 3 days and increased relaxation after 5 days). Contractile dysfunction
marked by hyporesponsiveness to phenylephrine was also observed at all time points
evaluated. These findings are associated with a significant elevation of reactive oxygen
species (ROS) and compensatory nitric oxide (NO) production after 3 and 24 h of
exposure. Treatment of the animals with 0.19 mg/kg GNP partially restored the
phenylephrine-induced contraction pattern, reduced ROS levels, but did not reverse
the diquat-induced increase in NO.
It is concluded that diquat induces a systemic toxic syndrome characterized by acute
renal failure and vascular dysfunction associated with oxidative stress. GNPs were
able to partially reverse contractile hyporesponsiveness, likely related to their
antioxidant effect, which reduces ROS levels.
Assunto
Fisiologia, Diquat, Estresse Oxidativo, Nanopartículas Metálicas, Óxido Nítrico Sintase, Insuficiência Renal
Palavras-chave
Diquat, Estresse Oxidativo Vascular, Nanopartículas de Ouro, Disfunção Endotelial, Óxido Nítrico Sintase, insuficiência renal aguda